Крупные водохранилища мира
Водохранилищем называется водоем в русле реки или в понижении земной поверхности, искусственно созданный при помощи устройства плотин, перемычек, выкапывания предназначенных для затопления котлованов. Необходимость создания водохранилищ обусловлена большой неравномерностью в распределении речного стока, причем как по отдельным годам и сезонам года, так и по территории.
По своему генезису водохранилища подразделяются на долинно-речные, озерные, располагающиеся у выходов подземных вод, в эстуариях рек. Но при этом главная функция их всех остается неизменной – накопление и последующее регулирование речного стока. Такая функция не исключает разнообразия водохранилищ по их конкретному назначению, а оно может быть одноцелевым и многоцелевым. В самом деле, водохранилища могут представлять собой «склады» воды, которые используют для орошения, водоснабжения, получения гидроэнергии, судоходства, рекреации и т. д. Причем используют либо для той или иной цели в отдельности, либо для комплекса этих целей.
История создания водохранилищ восходит к временам глубокой древности. Первые плотины и водохранилища появились еще задолго до начала новой эры в районах так называемых речных цивилизаций: в долинах Нила, Тигра и Евфрата, Инда, Янцзы и некоторых других рек. В средние века их сооружали и в Азии, и в Африке, и в Европе, и в Америке. В новое время, особенно после начала промышленных революций, водохранилища стали создавать уже не только для орошения, но и для промышленного водоснабжения (заводские пруды), а также для развития речного транспорта (подпитка мелких рек). В новейшее время ко всем этим функциям добавилось получение электроэнергии.
Особенно массовый и повсеместный характер строительство водохранилищ приобрело после Второй мировой войны. За последние полвека их количество во всем мире возросло в 5 раз, а объем увеличился в 12 раз. Именно в этот период были созданы самые крупные водохранилища мира. При этом, однако, нельзя не отметить, что пик их создания в большинстве регионов мира пришелся на 1960-е гг., а затем начался постепенный спад строительной активности. Одновременно в кругах ученых и инженеров развернулись дискуссии о целесообразности строительства этих водных объектов. Они были вызваны отрицательными последствиями сооружения водохранилищ – затоплением и подтоплением плодородных земель, переработкой берегов, обезвоживанием пойменных угодий в нижнем бьефе, изменением микроклимата и, конечно, необходимостью переселения очень многих людей. Подобные дискуссии продолжаются по сей день. При этом речь идет прежде всего о крупных водохранилищах.
Ныне общее количество водохранилищ во всем мире превышает 60 тыс. Площадь их водного зеркала составляет 400 тыс. км2, что равно площади 11 Азовских морей и заметно превышает общую площадь ФРГ или Италии. Длина некоторых наиболее крупных водохранилищ достигает 500 км, ширина – 60 км, глубина – 300 м. Полный объем водохранилищ мира составляет 6600 км4, а полезный, т. е. пригодный для использования, – 3000 км3. Использование водохранилищ уже позволило увеличить устойчивую составляющую стока рек земного шара примерно на 1/4.
По объему воды и по площади водного зеркала водохранилища подразделяются на крупнейшие, очень крупные, крупные, средние, небольшие и малые. Если иметь в виду общее число водохранилищ, то среди них резко преобладают три последние категории, а если учитывать объем и водную поверхность, – то первые три. В большинстве источников принято анализировать только крупные водохранилища с объемом более 100 млн м3 (0,1 км3). В мире их насчитывается более 3 тыс., а полный их объем составляет около 6400 км3.
Интересно проследить географическое распределение крупных водохранилищ как по географическим поясам, так и по главным географическим регионам мира.
Оказывается, более 40 % водохранилищ сосредоточено в умеренном поясе Северного полушария, где находится большинство экономически развитых стран. Известно, что массовое сооружение водохранилищ для целей энергетики, водоснабжения, транспорта происходило здесь в новое и новейшее время. Велико также число водохранилищ в субтропическом поясе, где их создание связано в первую очередь с необходимостью орошения земель. В пределах тропического, субэкваториального и экваториального поясов количество водохранилищ относительно невелико, но поскольку среди них преобладают крупные и крупнейшие, то доля их в полном объеме всех водохранилищ составляет более 1/3.
Таблица 25
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ ПО ГЕОГРАФИЧЕСКИМ РЕГИОНАМ
Таблица 26
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КРУПНЫХ ВОДОХРАНИЛИЩ ПО ВЕДУЩИМ СТРАНАМ
Вслед за рассмотрением размещения водохранилищ по географическим поясам и регионам проанализируем их распределение по некоторым (ведущим) странам. Оно показано в таблице 26.
Особо принято выделять крупнейшие водохранилища с полным объемом более 500 км3. От общего числа водохранилищ мира они составляют всего 0,1 %, но по суммарному объему занимают внеконкурентное первое место. Они показаны на рисунке 20. Всего их 15. Они есть во всех регионах мира, кроме Австралии.
В России имеется 2255 водохранилищ с полным объемом 840 км3 и площадью акватории 60 тыс. км2. Хотя 86 % из них относятся к категории мелких, определяющую роль играют 105 крупных водохранилищ (табл. 26). А по количеству крупнейших водохранилищ с Россией не может конкурировать ни одна другая страна. При этом водохранилища здесь, как правило, образуют целые каскады, например на Волге, на Ангаре.
Опреснение соленых вод
Один из дополнительных способов увеличения резервов пресной воды – опреснение (обессоливание) соленых вод. Этот способ известен очень давно. Еще два тысячелетия назад люди научились получать пресную воду из соленой при помощи метода дистилляции. Он заключается в выпаривании воды под давлением споследующей конденсацией водяных паров. Простой перегонный куб позволил выпаривать морскую воду. При помощи его пытались обеспечить потребности жителей прибрежных зон, но в первую очередь – экипажей судов, находившихся в дальнем плавании. И ныне метод дистилляции соленой воды остается одним из основных. Но наряду с ним теперь применяют и многие другие, более совершенные, методы промышленного опреснения. Их выбирают в зависимости от свойств воды, производительности установки и по различным технико-экономическим соображениям.
Рис. 20. Крупнейшие водохранилища мира (по А. Б. Авакяну)
С некоторой степенью условности проблему опреснения можно подразделить на две субпроблемы – опреснения засоленных (солоноватых) речных и подземных вод и опреснения морских соленых вод.
Опреснение засоленных речных вод имеет наибольшее значение для районов искусственного орошения, особенно в странах Азии, где оно особенно распространено. Соленость речных вод в этих районах постоянно возрастает, и для их отвода с орошенных полей приходится строить специальные каналы, что удорожает производство. В последнее время предпринимаются попытки опреснения хотя бы части этих сбросовых вод. То же относится и к опреснению подземных вод, которые откачивают на поверхность при добыче полезных ископаемых, в особенности угля.
Но еще большее значение имеет опреснение морских (океанских) вод. Первые установки по опреснению морской воды появились еще в конце Х1Х – начале XX в. Примерами такого рода могут служить солнечный опреснитель в пустыне Атакама (Чили), опреснители на Каспийском море в районах Актау и Баку. Однако строительство таких установок в промышленных масштабах началось уже в 30-х гг. XX в. Впрочем, и в этот период мощности опреснительных установок были еще сравнительно небольшими, а распространение их оставалось довольно ограниченным.
Только с наступлением эпохи НТР, в середине 1960-х гг., такое строительство приобрело по-настоящему широкий размах. Уже в 1970 г. во всем мире эксплуатировалось 800 только крупных опреснительных установок с суммарной производительностью 1,25 млн м3/сутки. В 1980 г. опресняли уже 7 млн м6/сутки. В 1992 г. 7,5 тыс. опреснительных установок производили 17,5 млн м6/сутки. В 2000 г. суммарное количество опресненной воды должно было достигнуть, по прогнозам, 25–30 млн м3/сутки. Одновременно растет и мощность отдельных опреснительных установок. До 1960-х гг. строили преимущественно небольшие установки производительностью до 3 тыс. м3/сутки, но затем появились установки производительностью в 20–25 и даже 50– 100 тыс. м3/сутки. Для опреснения морской воды все чаще стали применять энергию АЭС. Соответственно и стоимость опреснения постепенно снижалась, и ныне этот процесс стал уже вполне экономичным.
Рис. 21. Потребление опресненной воды, м3 в год на одного человека (по А.Б.Авакяну)
В середине 1990-х гг. опреснительные установки работали уже более чем в 100 странах мира. Одни из этих стран расположены в пределах умеренного пояса (например, Великобритания, Нидерланды, США), другие – в субтропическом поясе (например, Италия, Греция, Япония, Азербайджан, Туркмения). Но больше всего таких стран находится в пределах тропического пояса с его обширной аридной зоной. В Северной Африке это Тунис, Ливия, Египет, в Юго-Западной Азии – Саудовская Аравия, Кувейт, ОАЭ, Катар, Ирак, Иран, Израиль, в Америке – США (южные районы), Мексика, Куба, Венесуэла.
Больше всего опресненной воды из расчета на одного жителя получают в странах Персидского залива (рис. 21), где такая вода служит главным источником водопотребления (в Кувейте, например, на 100 %). Здесь же находятся опреснительные установки, относящиеся к наиболее мощным в мире.
Из отдельных районов по тем же показателям выделяется Калифорния (США, Мексика). Особо следует сказать об островных микрогосударствах, зависимость которых от потребления опресненной морской воды также очень велика. Это в полной мере относится не только к Багамским, Бермудским, Виргинским, нидерландским Антильским островам в Карибском море и Атлантике, но также к Канарским островам и островам Зеленого Мыса у западного побережья Африки, к ряду островов Французской Полинезии.
В Советском Союзе самые крупные опреснительные установки находились на восточном побережье Каспийского моря (п-ов Мангышлак). Ныне одна из этих установок, находящаяся в Туркмении, ежесуточно опресняет 120 тыс. м3 морской воды.
При прогнозировании развития индустрии опреснения нужно иметь в виду возможные экологические последствия ее деятельности, поскольку отходы опреснения, которые складируют на суше или сбрасывают в море в виде рассолов, негативно воздействуют на экосистему. То же относится и к отработанным водам АЭС, которые работают «в паре» с опреснительными установками.